APLICAÇÃO DO MÉTODO DA LINHA DE BALANÇO EM OBRAS

INDUSTRIAIS: ESTUDO DE CASO NA PETROBRAS/LUBNOR

CARNEIRO, Juliana Quinderé (1); CÂNDIDO, Luis Felipe (2); BARROS NETO,

José de Paula (3)

(1) AVAL Engenharia, e-mail: juliana@avalengenharia.eng.br (2) PEC/UFC, e-mail:

luisf_civil@yahoo.com.br, (3) GERCON/UFC, e-mail: jpbarros@ufc.br

RESUMO

O planejamento de obras de grande porte vem se tornando cada vez mais importante com o intuito de

diminuir os desperdícios e cumprir os prazos e os custos estimados. O objetivo desse trabalho é analisar a

aplicação do método da Linha de Balanço em obras da indústria do petróleo. Para isso, utilizou-se do

estudo de caso para análise de uma construção de um tanque de armazenamento de Cimento Asfáltico de

Petróleo (CAP), da refinaria Petrobras/Lubnor. Foram elaborados dois cronogramas com a utilização da

ferramenta de Linha de Balanço. O primeiro foi chamado de LB 1T, englobando a construção de 1 tanque

de armazenamento de CAP, onde é retratado o caso da Petrobras/Lubnor. O segundo cronograma foi feito

como sugestão para comparação. Trata-se da simulação da construção de 3 tanques e foi nomeado de LB

3T. Com os resultados da pesquisa foi concluído que a aplicação dessa técnica pode ser viável, desde que

se encontre uma unidade de repetição que justifique a sua escolha.

Palavras-chave: Linha de Balanço, Estrutura Analítica de Projeto, Refinaria, Tanque de Armazenamento

de Cimento Asfático de Petróleo, Planejamento.

ABSTRACT

The planning of major projects is becoming more important in order of decreasing waste and attending

time and costs. The aim of this study is to analyze the application of the method of the Line of Balance

(LOB) in projects in the petroleum industry. For this, it was chosen the case study methodology in a

project of Petrobras/Lubnor Refinery. The selected project was the construction of a Asphalt Cement

Storage Tank. Two schedules were prepared using the LOB tool. The first is called the LOB 1T,

comprising the construction of one storage tank, where it is describe the case of Petrobras/Lubnor. The

second schedule was done as a suggestion for comparison. It is the construction of 3 tanks and it was

identified LOB 3T. With the survey results it was concluded that the application of this technique may be

usable, provided that there is a repeating unit that justifies its choice.

Keywords: Line of Balance, Work Breakdown Structure, Refinery, Asphalt Cement Storage Tank,

Planning.

1 INTRODUÇÃO

Com o cenário de um mundo globalizado e o aumento significativo da concorrência, o

gerenciamento de projetos ganhou importância significativa. A utilização apropriada de

boas práticas, de ferramentas e de técnicas de gerenciamento de projetos vem trazendo

resultados positivos na busca dos objetivos das organizações (CARNEIRO, 2009).

Neste cenário, empreendimentos de grande porte, principalmente aqueles realizados

com a aplicação de dinheiro público, merecem uma maior atenção quando o tema é

1368

planejamento. Além do alto custo, esses projetos trazem uma complexidade operacional

inerente, devido à sua magnitude, em termos de quantidade de serviços, recursos

financeiros aplicados e quantidade de stakeholders.

No Brasil, dentre os principais empreendimentos de grande porte, pode-se destacar

aqueles realizados pela indústria petroquímica cuja principal empresa do mercado

nacional é a Petrobras. Em entrevista à Rydlewski (2012), a atual presidente da

Petrobras menciona que atrasos estão sendo frequentes nas obras da empresa citando o

como exemplo a Refinaria Abreu e Lima em Pernambuco, que durou três anos além do

prazo e custou nove vezes mais do que o previsto.

Especificamente em Fortaleza, CE a Petrobras possui uma planta de refino: a

Lubrificantes e Derivados de Petróleo do Nordeste (Petrobras/Lubnor). No ano de 2012,

a Petrobras/Lubnor processou 7,8 mil barris/dia (ANP, 2013) estando entre os maiores

contribuintes do Estado em recolhimento de Imposto sobre a Circulação de Mercadorias

e Serviços (ICMS).

Além da Petrobras/Lubnor, uma nova refinaria será instalada no estado do Ceará,

denominada Refinaria Premium II, e terá capacidade para processar 300.000 barris de

petróleo por dia. Segundo a Petrobras, a Premium II receberá investimento de US$ 8,5

bilhões e será uma das maiores refinarias de petróleo do mundo, com previsão de início

de operação para dezembro de 2017.

Assim, observado a situação e a importância do tema abordado, o presente trabalho tem

como objetivo verificar, por meio de um estudo de caso, o potencial da utilização da

ferramenta Linha de Balanço (LB) para o planejamento de obras da indústria do

petróleo, o que não é fato comum no Brasil, já que há uma predominância de aplicações

desta ferramenta para o planejamento de edificações.

2 LINHA DE BALANÇO

A LB é uma técnica utilizada para o planejamento e programação de projetos repetitivos

que tem por objetivo realizar uma programação de trabalho com a utilização contínua e

ininterrupta dos seus recursos (DAMCI; ARDITI; POLAT, 2013).

Sua origem encontra-se na indústria manufatureira da década de 1940. Sua criação é

atribuída a Goodyear Tire and Rubber Company tendo sido desenvolvida intensamente

pela marinha americana durante a segunda guerra mundial (AL SARRAJ, 1990;

SUHAIL; NEALE, 1994).

A respeito de sua utilização na construção, Suhail e Neale (1994) relatam que suas

primeiras aplicações deram-se no Reino Unido, aplicadas à projetos habitacionais

repetitivos pela Agência Nacional de Habitação. Outras versões de suas origens são

encontradas na literatura, sendo a mais divergente delas a apresentada por Sousa e

Monteiro (2011) que relatam que a primeira utilização de uma técnica semelhante ao

que hoje é definido como LB foi na década de 30, na construção do Empire State

Building. No Brasil, a LB vem sendo aplicada desde a década de 1980, tornando-se

comum nos canteiros de obra a partir da década de 1990 (HEINECK, 1996).

A LB destaca-se por ser uma ferramenta visual que permite a visualização do fluxo e

outras características relevantes de um projeto repetitivo, tais como: tempo, local de

trabalho, tipo de atividade, lead time, tempo de ciclo, sincronia, paralelismo, trabalho

em progresso, sequência, trajetória, buffer, interferências e trabalho completo (LUCKO;

ALVES; ANGELIM, 2013).

1369

Ademais, Monteiro et al. (2011) acrescentam outros detalhes que a programação por LB

oferece, que são o inventário, o 5W2H e os pacotes de trabalho, identificando-as

graficamente conforme a Figura 1.

Figura 1 – Identificação dos principais elementos da LB.

Fonte: Monteiro et al. (2011)

Diversos autores têm empreendido esforços na análise de suas implicações e

desdobramentos para a programação de edifícios verticais, tais como Mendes Júnior e

Heineck (1998), Mendes Júnior (1999), Lucko, Alves e Angelim (2013), dentre outros.

Outras utilizações como a aplicação da LB em projetos de construção de rodovias,

podem ser observadas nos trabalhos de Chrzanowski e Johnston (1986), Arditi e

Albulak (1986), Harmelink e Yamin (2001).

Em comum, estes trabalhos relatam principalmente sobre a estabilidade da aplicação

dos recursos, nivelamento da produção e facilidade para o gerenciamento visual da

construção. Outras vantagens, como o efeito aprendizado, também são apresentadas

devido à definição de um lote de produção que pode se repetir, proporcionando a

oportunidade de aprendizado contínuo, aumento da qualidade e da produtividade na

construção, mostrando como útil a aplicação desta técnica de planejamento.

3 METODOLOGIA

O presente estudo classifica-se como qualitativo cujos objetivos foram explorar e

descrever (COLLIS; HUSSEY, 2005) a aplicação do método da LB em uma obra

industrial. Para tal, utilizou-se do estudo de caso como estratégia de pesquisa (YIN,

2010) no qual o objeto de estudo é uma obra de um tanque de uma refinaria da

Petrobras.

Primeiramente, realizou-se uma revisão bibliográfica sobre o planejamento de processos

de produção, tanto para a construção de edifícios como para a construção de obras

industriais. Conduziu-se, então, uma análise comparativa entre os elementos de

planejamento das duas áreas pesquisadas.

Foram realizadas visitas ao setor de planejamento da refinaria Petrobras/Lubnor. O

objetivo da primeira visita foi a coleta de dados e informações sobre a metodologia

aplicada, atualmente, para o planejamento de obras internas da Petrobras/Lubnor. Já em

um segundo momento, o objetivo foi a escolha da obra para a aplicação do estudo de

caso. Após a escolha da obra, foram analisados os projetos e foi feita uma revisão

bibliográfica sobre o tipo de obra, as suas etapas e a sua forma de execução. Para cada

visita foi elaborado um questionário para a coleta de informações.

1370

Nesse estudo, a obra escolhida para a análise foi a construção de um tanque de

armazenamento de CAP. Foram analisados os projetos, de forma que, primeiramente,

fosse entendido a rede lógica de predecessoras desse tipo de obra.

Em seguida, partiu-se para a montagem da LB. Foi necessária a definição de um modelo

simplificado para a obra, determinando as atividades que seriam consideradas para o

modelo. Juntamente com a definição dos pacotes de trabalho, foram analisadas as

restrições do projeto (ordem de execução e limitações construtivas), de forma que a

elaboração da LB chegasse próxima da realidade.

4 RESULTADOS

4.1 Caracterização do estudo de caso

O projeto consiste na construção de um tanque de armazenamento da Petrobras/Lubnor,

de teto fixo, com estrutura autoportante para o armazenamento de CAP (Cimento

Asfáltico de Petróleo). A capacidade do tanque é de 3.400m³ e possui dimensões de

17,17m de diâmetro e 14,64m de altura.

Segundo Barros (1998), tanques de armazenamento são equipamentos de caldeiraria

pesada, sujeitos à pressão, aproximadamente atmosférica, destinados, principalmente,

ao armazenamento de petróleo e de seus derivados. Estes são utilizados para armazenar

vários tipos de produtos (matérias primas, insumos e produtos finais) em grandes

quantidades. Os tanques podem ter variadas dimensões, formas, tipos, e podem ser

constituídos por diversos materiais, sendo o mais comum o aço-carbono.

Os componentes típicos de um tanque de armazenamento convencional são: base,

fundação, fundo, costado e teto, conforme a Figura 2.

Figura 2 – Descrição dos componentes de um tanque de armazenamento

Fonte: Costa (2011).

Os tanques são classificados de acordo com o tipo construtivo do seu teto e a definição

do tipo de teto é feita a partir do produto que será armazenado.

Para esse trabalho, algumas simplificações foram adotadas para a LB da construção do

tanque. As atividades consideradas no modelo foram: fundação, montagem das chapas

do fundo, montagem, pintura e isolamento térmico dos anéis do costado, montagem do

teto, teste hidrostático. Atividades como bases para a tubulação, dique de contenção,

proteção catódica, bases para plataformas, aterramento e colocação dos assessórios do

tanque não foram consideradas para o modelo.

4.2 Componentes do Tanque

A Figura 3 apresenta as etapas executivas da edificação estudada.

1371

Figura 3 - Construção do Tanque de CAP

Fonte: Arquivo Petrobras/Lubnor (2013)

A etapa de execução da base do tanque refere-se à movimentação de terra inicial,

conforme Figura 3, quadro 1. É nesta etapa que ocorreram as atividades de bota fora,

reaterro e compactação do solo.

As fundações são compostas por uma cinta circunferencial em concreto armado sob o

costado, de acordo com a Figura 3, quadro 2. Foram consideradas as seguintes tarefas

resumidas: escavação, compactação de base e lastro de concreto magro, execução de

formas e montagem da armadura, concretagem da estrutura de concreto, execução de

sete sapatas para suporte do teto (escavação, formas, armaduras e concretagem).

O fundo é formado por tiras de chapas de aço superpostas, unidas através de soldas de

filete, conforme Figura 3, quadro 3. Foram consideradas as seguintes tarefas resumidas:

posicionamento, soldagem das chapas, inspeções e ensaios.

A próxima etapa de execução é a do costado, composto de chapas unidas por solda. A

Figura 3, quadro 5, mostra a montagem dos anéis com a utilização de macacos

hidráulicos. O costado é constituído por 6 anéis, cujas tarefas consideradas foram:

posicionamento das chapas, soldas verticais, soldas horizontais e inspeções e ensaios.

A estrutura interna é formada por coluna central, coluna intermediária, coroa central,

vigas radiais principais, vigas radiais secundárias, vigas transversais, cantoneira de

apoio, conforme mostrada na Figura 3, quadro 4. Foram consideradas as seguintes

tarefas resumidas: montagem de estrutura, montagem de chapas de teto, soldagem,

inspeções e ensaios.

O tanque foi testado com coluna d’água após execução de todos os serviços de

manutenção, soldagem e pintura. A finalidade do teste hidrostático é avaliar o tanque

quanto a sua resistência estrutural e a sua estanqueidade. As atividades para esse teste

englobam o enchimento em quatro etapas do tanque, sendo as etapas de

25%/50%/75%/100% de água. Aguardou-se 24hs em cada etapa e esvaziou-se o tanque.

De acordo com dados coletados na Petrobras/Lubnor, a média de duração para o teste é

de 10 dias.

No tanque em estudo não houve pintura externa completa, pois este possui isolamento

térmico. Nesse caso, a pintura é feita apenas nos locais aonde foram executadas as

soldas. Foram consideradas as seguintes tarefas resumidas: montagem de andaimes,

jateamento, pintura interna e externa nas soldas do tanque e desmontagem de andaimes.

Esse serviço abrange além da aplicação da tinta, as operações de inspeção visual,

1372

limpeza, tratamento da superfície, aplicação da tinta de fundo, aplicação de tinta de

acabamento e controle de continuidade de película. O seu interior não precisa de

proteção, salvo as estruturas de suporte e as chapas no teto, onde é aplicada uma pintura

primária com a função de evitar a sua degradação com acabamento em tinta de esmalte

acrílico branco.

A finalidade do isolamento térmico é diminuir a perda de calor nos tanques de produtos

aquecidos. O tanque em estudo contempla essa etapa, por conta do tipo de material

armazenado, de acordo com o quadro 6 da Figura 3.

4.3 Montagem do Tanque de Armazenamento

A montagem do tanque de armazenamento é feita “de cima para baixo”, utilizando

macacos hidráulicos, conforme ilustrado na Figura 4. Primeiro é feita a fundação,

depois monta-se o fundo do tanque. Monta-se, no solo, o teto e o anel superior do

costado (conforme quadros 1, 2 e 3 da Figura 4). Com a ajuda de macacos hidráulicos,

posicionados em torno do perímetro do costado do tanque, suspende-se o anel superior e

o teto até que a altura permita a montagem do próximo anel (quadros 4 e 5 da Figura 4).

Assim é feita a montagem de forma sucessiva até o anel 1, que é o último a ser montado

(conforme quadro 6 da Figura 4). Dessa forma, a operação de soldagem é sempre

realizada a uma altura baixa em relação ao solo, correspondente à largura da chapa do

costado. Assim, evita-se a necessidade de andaime e de trabalho em altura.

Figura 4 - Montagem do Tanque de Armazenamento

Fonte: Apostila Montagem (2013)

4.4 Aplicação do método da Linha de Balanço na execução do projeto

Para esse trabalho foram elaboradas duas LB. O primeiro estudo foi preparado supondo-

se a construção de 1 tanque de armazenamento. Dessa forma, retrata-se o caso da

Petrobras/Lubnor. Em seguida, foi feito um segundo estudo simulando a construção de

3 tanques de armazenamento. Dessa forma, pode-se avaliar a eficiência do método para

a construção de mais de 1 tanque.

Para efeito de estudo, a construção do tanque foi separada em seis etapas: (1) Fundação;

(2) Fundo; (3) Costado; (4) Teto; (5) Pintura; (6) Teste Hidrostático. Tentou-se definir

uma unidade repetitiva para cada etapa, porém não foi possível definir esta unidade

repetitiva para o teto e para o teste hidrostático. Em seguida, foram definidos os pacotes

1373

de trabalho e a elaboração da EAP (Estrutura Analítica de Projeto), conforme a Figura

5.

Figura 5 – Estrutura Analítica do Projeto

Fonte: dos autores.

A unidade de repetição para a Fundação foram os blocos de pacotes que possuem as

mesmas atividades: o Anel e a Sapata. A Nomenclatura “Sapata 1/3” significa que serão

feitos três pacotes de sapatas iguais. O fundo foi dividido em 3 partes, onde cada parte

possui as atividades de posicionamento de chapas, soldagem e inspeção, que são suas

unidades de repetição. Para o Costado a unidade de repetição adotada foi o anel. Os

anéis, primeiramente foram divididos ao meio (conforme nomenclatura “Anel 1 1/2” e

“Anel 1 2/2”). Em seguida, foram feitos seis pacotes com a nomenclatura “Anel 1/6”,

sendo a fração “1/6” referente à posição da altura do anel no tanque.

Para a determinação da duração dos pacotes de trabalho, foi necessário identificar os

índices de produtividades para cada atividade. Por falta de informação, alguns índices

tiveram que ser estimados e/ou pesquisados na literatura. Para a etapa de trabalhos em

aço, foram considerados os índices publicados por Almeida (2006) e Simonsen (2004).

Os índices de produtividade referentes à etapa civil foram coletados no mercado em

empresas de planejamento de obras. A Tabela 1 apresenta as produtividades para cada

etapa da obra, de acordo com as fontes indicadas.

Tabela 1 - Tabela de índices de produtividade

Etapa Produtividade Fonte

Montagem/Soldagem do Anel 90 Hh / T SIMONSEN (2004)

Montagem Base – Chapas 64 Hh / T ALMEIDA (2006)

Montagem Teto – Estrutura (colunas e vigas) 300 Hh / T ALMEIDA (2006)

Montagem Teto – Chapa Lisa 0,214 Hh / kg ALMEIDA (2006)

Pintura Interna / Externa 2 Hh / m² ALMEIDA (2006)

Escavação 5,6 m³ / dia AVAL

Formas / Aço 6,4 m² / dia AVAL

Fonte: dos autores.

Segundo Simonsen (2004), em torno de 35% dos homens-horas são consumidos no

manuseio, na montagem e no ajuste das chapas e 65% na sua soldagem. Assim, a

produtividade para o isolamento térmico foi estimada em 4 dias por anel.

1374

Com esses índices e quantidades de serviço, as durações foram calculadas para cada

atividade bem como a mão-de-obra necessária para a sua execução e logo em seguida

foi montada a LB para as duas situações propostas.

A Figura 6 representa a LB completa para 1 tanque de armazenamento. Pode-se

observar que todas as atividades foram programadas em fluxo contínuo.

Figura 6 – LB 1T

Fonte: dos autores.

Pode-se observar também, a trajetória não tradicional da construção do tanque. Nas

etapas de pintura e de isolamento térmico os anéis também foram separados em 2

partes. Dessa forma, foi preciso montar os andaimes para executar o serviço apenas uma

vez simplificando o processo de produção e proporcionando economia de tempo para

atividade.

Para a LB 3T, o aproveitamento de equipes é mais intenso. A Figura 7 exibe a LB

completa para 3 tanques. Nesse caso, é possível aproveitar as equipes de um tanque para

o outro. Por exemplo, a montagem do teto, que antes não era uma unidade de repetição,

passou a ser.

Figura 7 – LB 3T

Fonte: dos autores.

Outra atividade importante que passou a ser contínua foi o teste hidrostático, que, dessa

forma, traz o aproveitamento da equipe, como também da água utilizada nos testes para

os 3 tanques. Dessa forma, percebeu-se que o fluxo contínuo é mantido por mais tempo

1375

multiplicando-se, desta forma, os benefícios evidenciados por essa técnica de

planejamento. Assim, conseguiu-se simular várias estratégias dos serviços adotados, de

forma a analisar as melhores possibilidades para a execução da obra.

Observa-se a reutilização da equipe de montagem dos anéis (representados pelos

quadrados em amarelo). Para essa análise, pode-se observar, por exemplo, a alteração

na quantidade de equipes, possibilitando o aproveitamento da mão de obra. É possível

perceber o aproveitamento completo de equipes. Diferente do que seria, caso a

construção fosse realizada em série.

5 CONCLUSÕES

O presente trabalho apresentou a aplicação da técnica de LB em uma obra de uma

Indústria Petroquímica possibilitando uma análise de sua pertinência. Como resultado,

foi possível realizar uma caracterização do processo construtivo, a proposição de uma

estrutura analítica de projeto, o levantamento de índices de produtividades e a aplicação

do método no caso estudado.

A maior dificuldade encontrada foi a definição do lote de produção repetitivo o que

pode inviabilizar a utilização desta técnica. Encontrada a unidade de repetição, os

autores acreditam que o uso da Linha de Balanço para obra estudada agregou relevantes

melhorias para o planejamento da mesma. O gerenciamento da obra também pode ser

facilitado pela forma visual que a Linha de Balanço oferece, proporcionando uma

interpretação fácil e rápida do planejamento da obra, além de aumentar a transparência

do processo de construção.

Com a LB, a continuidade das tarefas é estimulada. Além de que, pode-se proporcionar

um aumento na produtividade, por conta do efeito aprendizado, devido à repetição da

execução de lotes semelhantes pelas equipes. Assim, o entendimento do serviço torna-se

cada vez mais claro impactando positivamente, também, na qualidade dos serviços.

Por fim, destaca-se que a técnica de Linha de Balanço pode ser viável em obras

industriais, desde que se encontre uma unidade de repetição que justifique sua

utilização. Encontrada a unidade de repetição, a elaboração da EAP se torna simples e

trará mais benefícios na execução de mais tanques.

Como sugestão para próximos trabalhos, recomenda-se analisar se o método adotado é

viável financeiramente no quesito quantidade de equipamentos solicitados para a

execução do projeto, ou seja, se a estratégia de ataque proporcionada pelo

aproveitamento das equipes, que irá aumentar o prazo do projeto, é viável contra a

redução da mobilização de equipamentos; Ampliar o número de atividades da LB desse

estudo de caso, ou seja, incluir etapas de construção de acessórios dos tanques; Coletar

a produtividade real dos trabalhadores da construção da indústria do petróleo; Testar a

aplicabilidade do método da LB em outras obras industriais presentes em refinarias;

Testar a aplicabilidade do método da LB em outros tipos de tanques ou com outro

método construtivo; Comparar quantitativamente o método da LB com o método do

Gráfico de Gantt.

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